(57)【要約】【課題】投入スイッチの投入時にコンデンサに流入又は流出する突流の発生及びしゃ断時のノイズの発生をなくしてスムーズに力率改善用のコンデンサを交流電源回路に投入又は離脱させることにある。【解決手段】交流電源回路１に力率改善用のコンデンサ２を該コンデンサに直列接続された半導体スイッチ４により投入するコンデンサ投入装置において、半導体スイッチ４の両端間の電圧を検出する電圧検出部５と、この電圧検出部５により検出された電圧が零になったことを判定する判定部６と、この判定部６により半導体スイッチ４の両端間の電圧が零になったと判定されると半導体スイッチ４にオン信号を与えるゲートドライブ回路１１とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源回路に力率改善用のコンデンサを該コンデンサに直列接続されたスイッチにより投入するコンデンサ投入装置において、
前記スイッチの両端間の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段により検出された電圧が零になったことを判定する判定手段と、この判定手段により前記スイッチの両端間の電圧が零と判定されると前記スイッチに投入指令を与える駆動手段とを備えたことを特徴とするコンデンサ投入装置。
【請求項２】
請求項1記載のコンデンサ投入装置において、
前記スイッチとしてサイリスタやトライアックなどの半導体スイッチを用いて電流零点でターンオフさせるようにしたことを特徴とするコンデンサ投入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源回路に力率を改善する目的で設けられるコンデンサを電源電圧の変動や波形歪を発生させることなく投入可能なコンデンサ投入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば誘導負荷に電力を供給する電源においては、力率を改善する目的でコンデンサを電源回路に投入して無効電力を補償するようにしている。
【０００３】
図６は、かかる従来のコンデンサ投入装置の構成例を示す回路図である。
【０００４】
このコンデンサ投入装置は、図６に示すように電源回路６１にコンデンサ６２、高調波を抑制するリアクトル６３及び接触器６４を直列接続して構成したもので、力率改善時に投入スイッチ６５を投入して電磁コイルＭＣを励磁し、接触器６５を閉路することで電源回路６１にコンデンサ６２を投入するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このようなコンデンサ投入装置において、投入スイッチ６５をコンデンサ６２の電圧と電源回路６１の電圧が異なった状態で投入して接触器６５を閉路すると、コンデンサ６２に大きな電流が流入又は流出するため、電源回路６１に大きな電圧変動や波形歪が発生し、この電源回路６１につながる各種の装置や設備に対して影響を与えるという問題があった。
【０００６】
また、電源回路６１からコンデンサ６２を離脱させる場合、コンデンサ６２に電流が流れているときに投入スイッチ６５をしゃ断して接触器６５を開路すると、電源回路６１にノイズが発生し、上記と同様に各種の装置や設備に対して影響を与えるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解消し、投入スイッチの投入時にコンデンサに流入又は流出する突流の発生及びしゃ断時のノイズの発生をなくしてスムーズに力率改善のためのコンデンサを電源回路に投入又は離脱させることができるコンデンサ投入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段によりコンデンサ投入装置を構成するものである。
【０００９】
請求項１に対応する発明は、交流電源回路にコンデンサを該コンデンサに直列接続されたスイッチにより投入するコンデンサ投入装置において、前記スイッチの両端間の電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段により検出された電圧が零になったことを判定する判定手段と、この判定手段により前記スイッチの両端間の電圧が零になったと判定されると前記スイッチに投入指令を与える駆動手段とを備える。
【００１０】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明のコンデンサ投入装置において、前記スイッチとしてサイリスタやトライアックなどの半導体スイッチを用いて電流零点でターンオフさせる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投入スイッチの投入時にコンデンサに流入又は流出する突流の発生及びしゃ断時のノイズの発生をなくしてスムーズに力率改善用のコンデンサを交流電源回路に投入又は離脱させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明によるコンデンサ投入装置の第１の実施形態を示す回路構成図である。
【００１４】
図１において、１は単相の交流電源回路で、この交流電源回路１には力率改善用のコンデンサ２、高調波を抑制する容量の小さなリアクトル３及び例えばトライアックからなる半導体スイッチ４が直列接続される。
【００１５】
また、５は半導体スイッチ４の両端子に接続され、その端子間の電圧を検出する絶縁アンプからなる電圧検出部、６はこの電圧検出部５により検出された電圧が入力され、この電圧が０Ｖになったことを判定するとロジック“１”を出力するウインドウコンパレータからなる判定部で、この判定部６の出力をアンド回路７の一方の入力端に入力する。
【００１６】
一方、８は制御電源Ｐとアースラインとの間に抵抗ｒを介して接続された投入スイッチで、この投入スイッチ８と抵抗ｒとの間にインバータ９の入力端が接続される。このイン−タ９の入力端には投入スイッチ８が開放されているときはロジック“１”なる信号が入力され、また投入スイッチ８が投入されるとロジック“０”なる信号が入力される。そして、このインバータ９はロジック“１”なる信号が入力されるとロジック“０”なる信号が、またロジック“０”なる信号が入力されるとロジック“１”なる信号が反転出力としてアンド回路７の他方の入力端に入力される。
【００１７】
上記アンド回路７の出力は、オンディレイ回路１０のセット端子Ｓに入力される。このオンディレイ回路１０は、判定部６の出力及びインバータ９の出力が共にロジック“１”となってアンド回路７のアンド条件が満たされるとセットされ、またインバータ９に入力される信号がリセット端子Ｒに入力され、投入スイッチ８の開放によりインバータ９に入力される信号がロジック“１”になるとリセットされる。そして、オンディレイ回路１０がセットされるとその出力によりゲートドライブ回路１１を駆動し、このゲートドライブ回路１１より発生する点弧信号により半導体スイッチ４がオンするようになっている。
【００１８】
次にこのように構成されたコンデンサ投入装置の作用を述べる。
【００１９】
まず、交流電源回路１に力率改善用のコンデンサ２を投入する場合について図２に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００２０】
いま、コンデンサ２に残留電圧Ｖｃがある状態でｔ１時点にて投入スイッチ８を投入すると、インバータ９にはロジック“０”なる信号が入力され、ロジック“１”なる信号が反転出力としてアンド回路７に入力される。
【００２１】
このとき電圧検出部５では、半導体スイッチ４の両端間の電圧を検出し、その検出電圧が判定部６に与えられる。この判定部６では、電圧検出部５により検出された電圧が０Ｖであるか否かを判定する。そして、コンデンサ２の残留電圧Ｖｃと電源電圧Ｖとが同電位になるｔ２時点で半導体スイッチ４の両端間の電圧が０Ｖであると判定し、ロジック“１”なる出力信号をアンド回路７に入力する。
【００２２】
すると、このアンド回路７はアンド条件が満たされ、オンディレイ回路１０がセットされると、その出力信号によりゲートドライブ回路１１が駆動され、半導体スイッチ４に点弧信号を与えてオンすることで、コンデンサ２が交流電源回路１に投入される。これにより、コンデンサ２には突流が発生せず、図４に示すようにスムーズにコンデンサ電流Ｉｃが流れる。
【００２３】
次に、交流電源回路１から力率改善用のコンデンサ２を離脱（しゃ断）する場合について図３に示すタイムチャートを用いて説明する。
【００２４】
いま、図３に示すタイムチャートにおいて、ｔ３時点にて投入スイッチ８を開放すると、インバータ９及びオンディレイ回路１０のリセット端子にロジック“１”なる信号が入力される。すると、インバータ９からアンド回路７に入力される信号がロジック“０”となると同時に、オンディレイ回路１０がリセットされ、ゲートドライブ回路１１の駆動が停止する。これにより、半導体スイッチ４は、コンデンサ電流Ｉｃが０点で自然転流してターンオフし、コンデンサ２を交流電源回路１からスムーズに離脱（しゃ断）させることができる。
【００２５】
このように本実施形態では、交流電源回路１にコンデンサ２を半導体スイッチ４により投入するに際して、半導体スイッチ４の両端間の電圧を電圧検出部５により検出し、コンデンサ電圧と電源電圧が同電位、すなわち半導体スイッチ４の両端間の電圧を電圧検出部５により検出してその検出電圧が判定部６により０Ｖになったと判定されると半導体スイッチ４をオンするようにしたので、コンデンサ２に大きな突流が発生することなく、スムーズにコンデンサ２を交流電源回路１に投入することができる。
【００２６】
また、半導体スイッチ４は、電流零点で自然転流するので、交流電源回路１からコンデンサ２を離脱（しゃ断）させるとき、半導体スイッチ４のオフ時にノイズの発生をなくすことができる。
【００２７】
したがって、交流電源回路１に力率改善用のコンデンサ２を投入又はしゃ断時に従来のように電源電圧変動や波形歪が発生したり、ノイズが発生したりすることがなくなるので、交流電源回路１につながる各種の装置や設備に対して影響を与えるという問題を解消することができる。
【００２８】
上記実施の形態では、単相の交流電源回路に力率改善用のコンデンサを投入するコンデンサ投入装置について述べたが、図４に示すように各相電圧がＶ１，Ｖ２，Ｖ３の三相交流電源回路において、各相間にコンデンサ２、リアクトル３及び半導体スイッチ４をそれぞれ直列接続した三相オープンデルタコンデンサ投入回路を構成し、これらのコンデンサ投入回路に対して前述同様のコンデンサ投入装置を適用するようにしても良い。
【００２９】
また、図５に示すように各相電圧がＶ１，Ｖ２，Ｖ３の三相交流電源回路において、二相の線路にコンデンサ２、リアクトル３及び半導体スイッチ４をそれぞれ直列接続し、一相にコンデンサ２及び半導体スイッチ４を直列接続した三相スター結線コンデンサ投入回路を構成し、これらのコンデンサ投入回路に対して前述同様のコンデンサ投入装置を適用するようにしても良い。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、半導体スイッチ４としてトライアックを用いたが、サイリスタを用いてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明によるコンデンサ投入装置の第１の実施形態を示す回路構成図。
【図２】同実施形態において、コンデンサ投入時の作用を説明するためのタイムチャート。
【図３】同実施形態において、コンデンサ離脱時の作用を説明するためのタイムチャート。
【図４】本発明によるコンデンサ投入装置の適用例を示す三相オープンデルタコンデンサ投入回路図。
【図５】本発明によるコンデンサ投入装置の適用例を示す三相スター結線コンデンサ投入回路図。
【図６】従来のコンデンサ投入装置の一例を示す回路構成図。
【符号の説明】
【００３２】
１…交流電源回路、２…コンデンサ、３…リアクトル、４…半導体スイッチ、５…電圧検出部、６…判定部、７…アンド回路、８…投入スイッチ、９…インバータ、１０…オンディレイ回路、１１…ゲートドライブ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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